Synthèse des nanohybrides à base de cobalt et l'étude de leurs propriétés magnétiques : enrobage avec du carbone et fonctionnalisation avec des fluorophores luminescents

Synthesis of cobalt-based nanohybrids and study of their magnetic and optical properties : carbon coating and functionalization with luminescent dyes

• Auteur / Autrice : Miguel Comesaña-Hermo
• Direction : Catherine Amiens, Michael Farle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organométallique et de coordination
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbone

Fluorescence

Propriétés magnétiques

Cobalt

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules

Propriétés de surface

Magnétisme

Fluorescence

Résumé

Les nanoparticules (NPs) magnétiques sont envisagées pour plusieurs applications très différentes comme le stockage magnétique d'information, la catalyse ou la médecine. Certaines propriétés indispensables pour ces applications sont liées à l'état de surface des NPs et à leur anisotropie. Pour répondre à cette demande, nous avons fonctionnalisé la surface de particules de Co de façon à les stabiliser vis-à-vis de l'oxydation et proposé une synthèse de NPs de morphologie optimisée. Plus précisément, des nanofilaments de Co ont été recuits post-synthèse selon un procédé préservant leur morphologie. Nous avons montré que la couche de carbone formée protège efficacement les NPs de l'oxydation. D'autre part, nous avons synthétisé des NPs de Co en utilisant un fluorophore organique (Rhodamine B) comme unique agent stabilisant. Ce système nous a permis d'étudier l'effet du cœur magnétique sur les propriétés optiques du fluorophore et, au même temps, d'observer comment l'excitation de la molécule liée à la surface peut induire une modulation de l'aimantation de la particule. Le même fluorophore a été utilisé pour la synthèse des NPs, conduisant à la formation de nanodisques. Ces particules sont monodomaines, bloquées à la température ambiante, paramètres fondamentaux pour leur possible implémentation dans le domaine du stockage magnétique.

Cobalt nanoparticles (NPs) are important materials for applications in very different fields like magnetic storage technology, catalysis or medicine. These applications require different properties that are related with the surface state of the original particles. In this thesis we have functionalized the surface of isotropic and anisotropic Co NPs in order to fulfill this demand. Pre-synthesized Co nanowires have been submitted to a thermal treatment that permits the formation of carbon coated anisotropic objects, overcoming therefore one of the main limitations of this kind of materials: their instability towards oxidation. In other order of things, we have synthesized small Co NPs with a fluorophore (Rhodamine B) as unique stabilizer. Such system presents a very interesting opportunity to study the effect of the magnetic core over the optical properties of the dye and, at the same time, to observe how an excited organic molecule directly attached to the Co surface can have an effect over the magnetic properties of the particle. The same dye has been used under other synthetic conditions to promote the anisotropic growth of Co NPs, leading to the formation of monodisperse Co nanodisks. These particles present blocked behavior at room temperature, being therefore interesting materials for magnetic data storage devices or permanent magnets.